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AlSi27/AlSi50等高硅鋁合金粉末

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詳細信息

一、材料定義與成分特點

高硅鋁合金粉末是一種以鋁（Al）和硅（Si）為主要成分的金屬粉末，其中硅含量通常在 15% 以上。以AlSi27和AlSi50為例：


  • AlSi27：硅含量約 27%，其餘為鋁及微量合金元素；

  • AlSi50：硅含量約 50%，鋁含量相應降低，屬於高硅比例合金。

二、性能優勢

  1. 物理性能

    • 低膨脹係數：硅的加入顯著降低合金熱膨脹率，接近半導體材料（如硅片），適用於與電子元件熱匹配的場景。

    • 高導熱性：鋁的高導熱特性與硅的穩定結構結合，導熱係數可達 150-200 W/(m?K)，優於多數金屬合金。

    • 低密度：密度約 2.3-2.6 g/cm?，介於鋁（2.7 g/cm?）和硅（2.33 g/cm?）之間，比傳統金屬材料更輕。

  2. 力學性能

    • 高強度與耐磨性：硅顆粒作為增強相，提高合金硬度（HV 100-150）和耐磨性能，適用於磨損工況。

    • 加工適應性：粉末形態可通過 3D 打印（SLM、EBM）、粉末冶金（壓制燒結）等工藝成型，實現復雜結構制造。

三、制備工藝

  1. 氣霧化法

    • 通過高壓惰性氣體（如氬氣）噴射熔融金屬液流，破碎成細小粉末，粒徑分布均勻（通常 5-100 μm），氧含量低，適用於應用。

  2. 水霧化法

    • 以高壓水為介質破碎金屬液流，成本較低，但粉末氧含量較高，適用於對純度要求較低的場景。

  3. 機械合金化法

    • 通過球磨等機械手段將鋁粉與硅粉混合合金化，可制備納米級復合粉末，細化晶粒以優化性能。

四、典型應用領域

應用場景需求特點舉例說明
電子封裝高導熱、低熱膨脹芯片載體、散熱基板、功率模塊外殼，解決 5G 基站、新能源汽車電控係統的散熱問題。
航空航天輕量化、耐高溫衛星結構件、火箭發動機殼體，利用低密度和熱穩定性減輕設備重量。
汽車工業耐磨、散熱發動機活塞、制動係統零件，替代傳統鑄鐵材料，降低油耗並提高耐久性。
3D 打印復雜結構成型通過 SLM 技術制造一體化散熱模組，利用粉末流動性實現隨形冷卻通道設計。

五、行業標準與質量控制

  • 粒度分布：常用激光粒度儀檢測，D50（中位粒徑）需匹配工藝要求（如 SLM 打印通常要求 20-60 μm）。

  • 氧含量：應用要求氧含量＜500 ppm，通過惰性氣體保護或後處理除氧。

  • 球形度：氣霧化粉末球形度高（＞95%），可提高打印時的鋪粉均勻性。

六、市場與發展趨勢

  • 高硅含量合金需求增長：隨著電子設備集成度提升，AlSi40、AlSi50 等硅合金因更低的熱膨脹係數，在芯片封裝領域需求激增。

  • 工藝創新：新型霧化技術（如超聲霧化）和後處理工藝（如熱等靜壓）進一步優化粉末性能，拓展應用邊界。


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